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Hochfrequenzozonisator Die vorliegende Erfindung gehört zum Gebiet
der Technologie der Ozonerzeugung und betrifft insbesondere ochfrequenzozonisatoren.
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Ozon ist ein wichtiges Produkt, welches in den verschiedensten Industriezweigen
eine weitgehende Verwendung findet. Man kann es beispielsweise zum Reinigen des
Trinkwassers, der Industrieabwässer, der Außenluft von Stickstoffoxyden und anderen
schädlichen Gasen verwenden. Ozon wird ferner in verschiedenen chemischen Betrieben,
z. B. der organischen und anorganischen chemischen Technologie, der Metallurgie
und dergleichen verwendet.
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Die gegenwärtig vorhandenen Einrichtungen für die Ozonsynthese enthalten
in der Entladungszone ein Dielektrikum und werden nach der Kühlungsart des Dielektrikums
in Einrichtungen ohne intensive (vorwiegend mit Luft) Kühlung des Dielektrikums
und Einrichtungen mit dessen Intensiver Flüssigkeitskühlung eingeteilt. Die Einrichtungen
ohne intensive Flüssigkeitskühlung sind für einen Betrieb
mit Frequenzen
von 50-60 Hz bestimmt und weisen eine relativ geringe Leistung auf. Die Einrichtungen
mit intensiver Flüssigkeitskühlung des Dielektrikums können mit höheren Frequenzen
arbeiten - von etwa 10000 Hz - und zeichnen sich durch ihre hohe Leistungsfähigkeit
aus, welche nahezu proportional der Frequenzerhöhung ansteigt.
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Bekannt sind eine Reihe von Ozonisatoren mit Flüssigkeitskühlung beider
Elektroden (so wird im russischen Urheberrecht Nr. 7355, Kl. 211,5 von 1902 die
Konstruktion eines Mehrrohrozonisators beschrieben).
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Diese Ozonisatoren haben ein gemeinsames Gehäuse, in welchem rohrförmige
Niederspannungs und Hochspannungs-Metallelektroden koaxial angeordnet sind. Die
einander zugekehrten Elektrodenflächen sind mit einer Dielektrikumschicht überzogen
und bilden eine Zone, in welcher die Entladung erfolgt und die Reaktion der Ozonbildung
verläuft. Die Niederspannungselektroden werden von einem Flüssigkeitsstrom gekühlt,
welcher im Hohlraum fließt, der durch das Gehäuse und die Niederspannungselektroden
gebildet wird. Die Hochspannungselektroden werden durch einen zirkulierenden Gas-
bzw.
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Flüssigkeitsstrom gekühlt, welcher in die rohrförmigen Hohlräume der
Elektroden aus einem Eingangsbehälter gelangt und aus ihnen in einen ähnlichen Ausgangsbehälter
abgeleitet wird, wobei die Flüssigkeitszufuhr derart erfolgen muß, daß einem elektrischen
Kurzschluß zwischen den Niederspannungs- und Hochspannungselektroden vorgebeugt
wird. Der Hauptmangel der genannten Konstruktion ist, daß defekte Elektroden nur
schwierig ersetzt werden können.
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Eine weitere Ausführungsvariante ist ein Ozonisator (erläutert in
der amerikanischen Patentschrift Nr. 2 010 081 von 1935), bestehend aus einem Gehäuse,
in welchem eine Niederspannungs- und eine Hochspannungselektrode koaxial angeordnet
sind.
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Die rohrförmige Niederspannungselektrode besteht aus einem Metallrohr,
in welchem von der Innenseite ein Dielektrikum befestigt ist, und aus einem rohrförmigen
Metallmantel. In den freien Raum zwischen dem Gehäuse und dem Metallrohr sind Wellbleche
eingesetzt.
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Die metallische Hochspannungselektrode ist an einem Ende geschlossen
und in einem Hochspannungsisolator starr befestigt. Der durch die einander zugekehrten
Oberflächen, der dielektrischen Oberfläche der Niederspannungselektrode und der
Metalloberfläche der Hochspannungselektrode gebildete Raum stellt die Entladungszone
dar, in der die Reaktion der Ozonbildung verläuft.
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Die Niederspannungselektrodc wird durch eine Flüssigkeit gekühlt,
welche im Hohlraum zirkuliert, der durch den Elektrodenmantel und das Ozonisatorgehäuse
gebildet wird. Die Wärmeableitung vom Dielektrikum zum Elektrodenmantel wird durch
das am Metallrohr befestigte Dielektrikum und durch die Wellbleche erreicht. Der
Mantel der Hochspannungselektrode ist gemeinsam mit dem Gehäuse zwischen den Ozonisatordeckeln
befestigt.
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Die Hochspannungselektrode hat keine zirkulierende Durchgangskühlung.
Die Einführung der Kühlflüssigkeit in den Hohlraum dieser Elektrode erfolgt durch
ein Spezialrohr, welches längs der Elektrodenachse angeordnet ist. Die Kühlung des
Ozonisators wird mit öl durchgeführt, welches an die Elektroden mit Hilfe einer
besonderen Pumpe zugeführt wird.
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Hierbei muß man auf die mangelhafte Kühlung des Dielektrikums hinweisen,
welche dadurch verursacht wird, daß die Wärmeabfuhr vom Dielektrikum durch die Metallwellbleche
erfolgt, die eine geringe ärmeabfuhrfläche haben, da das Metallrohr, welches am
Dielektrikum befestigt ist, die Kühlflüssigkeit nicht unmittelbar berührt.
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Ebenfalls ungenügend ist die Kühlintensität der Hochspannungselektrode,
da die Lineargeschwindigkeit der längs der Elektrodenoberfläche strömenden Kühlflüssigkeit,
nämlich des Öls im Gegensatz zum Wasser gering ist.
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Bekannt ist noch eine andere Ausführungsvariante eines Hochfrequenzozonisators
(beschrieben in der französischen Patentschrift Nr. 2 177 026 von 1973). In diesem
Ozonisator sind in einem gemeinsamen Metallmantel einige Ozonisierelemente befestigt,
die aus je einer rohrförmigen Niederspannungsglaselektrode und einer Hochspannungsmetallelektrode
bestehen. Die einander zugekehrten Oberflächen dieser Elektroden bilden die Entladungszone,
in welcher während der elektrischen Entladung die Reaktion der Ozonbildung verläuft.
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Die Niederspannungsglaselektroden werden direkt durch einen Flüssigkeitsstrom,
vorwiegend mit Wasser, gekühlt, welches durch den Hohlraum zwischen dem Ozonisatorgehäuse
und den Elektrodenoberflächen fließt. Die rohrförmigen Hochspannungselektroden mit
veränderlichem Querschnitt sind in Sammelbehältern befestigt, durch welche die Kühlflüssigkeit
zugeführt und abgeleitet wird, wobei man als Kühlflüssigkeit Wasser verwenden kann,
das den Sammelbehältern zugeführt und aus ihnen durch lange Rohrleitungen aus einem
dielektrischen Material abgeleitet wird. Die Sammelbehälter sind mit den Bodenplatten
des Ozonisatormantels durch zylindrische Gaskammern befestigt.
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Nun wäre noch auf die schwierige Zentrierung vieler Hochspannungselektroden
im Ozonisator relativ zu den Niederspannungselektroden hinzuweisen, weil eine einwandfreie
Zentrierung zur Schaffung einer gleichmäßigen Entladungszone über die ganze Länge
des Ozonisatorelements unbedingt erforderlich ist, da die Elektroden in den Sammelbehältern
befestigt sind, und folglich diese Sammelbehälter gegenüber dem Ozonisatormantel
zentriert werden müssen.
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Außerdem ist bei der genannten Ausführung die Demontage des Ozonisators
zur Reparatur bzw. zum Ersatz des Dielektrikums ziemlich kompliziert.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzozonisator
von großer Leistungsfähigkeit mit metallischen Elektroden, welche mit einer dielektrischen
Schicht überzogen sind, zu entwickeln, dessen Konstruktion die Möglichkeit bietet,
ihn in einen Hoch- und einen Niederspannungsblock auseinanderzunehmen, wodurch die
Montage und Demontage des Ozonisators sowohl bei der Revision als auch bei einer
Reparatur wesentlich erleichtert wird.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der vorliegende Hochfrequenzozonisator,
enthaltend ein Gehäuse mit koaxial in ihm angeordneten rohrförmigen Elektroden -
einer Nieder- und einer Hochspannungselektrode -, deren einander zugekehrte Oberflächen
eine Entladungszone bilden, in deren Bereich mindestens eine von ihnen einen dielektrischen
Überzug hat, wobei die Hochspannungselektrode im Gehäuse mit Hilfe eines Hochspannungsisolators
befestigt und durch eine Flüssigkeit gekühlt wird, welche in den inneren Hohlraum
dieser Elektrode durch ein Rohr zugeführt wird, welches in der Axialrichtung des
Gehäuses angeordnet ist, erfindungsgemäß die Hochspannungselektrode teilbar ausgeführt
ist, bestehend aus zwei Teilen, wobei der eine Teil im Hochspannungsisolator untergebracht
und der andere mit dem ersten im Stoß verbunden ist, ausgeführt aus Metall mit einem
dielektrischen Überzug bzw. aus einem Dielektrikum und angeordnet in der Entladungszone
und am freien Ende mit einer Zentriervorrichtung versehen.
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Im erfindungsgemäßen Hochfrequenzozonisator ist die Zentriervorrichtung
zweckmäßigerweise aus einem Blindflansch auszuführen, wccher ein Ende des Rohrs
für die Flüssigkeitszufuhr überdeckt, die
die Hochspannungselektrode
kühlt, sowie aus einem Anschlag, auf welchem zunächst ein Niederhalter angeordnet
ist, der das freie Ende des zweiten Rohrteils der Hochspannungselektrode überdeckt,
wonach eine Mutter aufgeschraubt ist, welche sich an einen Zentrierzapfen abstützt,
auf welchen ein Ende der Hochspannungselektrode aufgesetzt wird, wodurch ein einwandfreies
Zentrieren der Hochspannungselektrode in der Achse der Niederspannungselektrode
erreicht wird.
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Die Enden der Niederspannungselektrode sind abgerundet auszuführen.
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Dadurch lassen sich die sogenannten Randeffekte und ein Durchschlag
des Dielektrikums vermeiden.
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Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird
die Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 den Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzozonisators,
welcher nur ein Ozonisierelement enthält; Fig. 2 die schematische Darstellung der
Verbindung von Einelementozonisatoren zu einer Mehrelementanlage des erfindungsgemäßen
Hochfrequenzozonisators mit Hilfe von Rohrleitungen, in Seitenansicht; Fig. 3 die
schematische Darstellung der Verbindung von Einelementozonisatoren zu einer Mehrelementanlage
des erfindungsgemäßen Hochfrequenzozonisators mit Hilfe von Rohrleitungen, in Draufsicht;
Fig. 4 die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hochfrequenzozonisators,
welcher sieben Ozonisierelemente in einem gemeinsamen Gehäuse enthält, in Seitenansicht;
Fig. 5 die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hochfrequenzozonisators,
welcher sieben Ozonisierelemente enthält, in Draufsicht;
Fig. 6
im Diagramm die Abhängigkeit der Leistung des erfindungsgemäßen Ozonisators (in
g.dm-2 h-1) und der Ozonkonzentration (in Volumenprozent) vom entsprechenden Sauerstoffverbrauch.
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Der erfindungsgemäße Hochfrequenzozonisator kann aus einem einzigen
Ozonisierelement ausgeführt werden, wie das aus Fig. 1 zu ersehen ist. Eine weitere
Ausführungsvariante des Hochfrequenzozonisators, welcher drei Ozonisierelemente
enthält, die durch gemeinsame Rohrleitungen miteinander verbunden sind, ist in Fig.
2 und 3 dargestellt. Und schließlich ist noch ein Beispiel eines Hochfrequenzozonisators,
welcher sieben Ozonisierelemente in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse enthält,
in Fig. 4 und 5 gezeigt.
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Doch ist zu bemerken, daß die Gesamtzahl der Ozonisierelemente im
Hochfrequenzozonisator je nach der erforderlichen Leistung größer oder geringer
sein kann, und die gegenseitige Anordnung der einzelnen Elemente sowie die Form
des Gehäuses beliebig sein können.
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Jedes Ozonisierelement des Hochfrequenzozonisators besteht aus einem
Hochspannungs- und einem Niederspannungsblock, welche in sich eine Gruppe von Teilen
vereinigen, die unter Hoch- bzw. Niederspannung stehen, wobei diese beiden Blöcke
durch einen Hochspannungsisolator 1 (Fig. 1) voneinander getrennt sind.
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Der Niederspannungsblock des Ozonisierelements besteht aus einem zylindrischen
Gehäuse 2, einer zylindrischen Niederspannungsmetall elektrode 3 mit abgerundeten
Enden 4, wobei die Oberfläche dieser Elektrode, welche der Hochspannungselektrode
5 zugekehrt ist, mit einem Dielektrikum überzogen sein kann. Eine Profilabrundung
der Enden 4 der Niederspannungselektrode 3 ist zum Verhüten eines iurchschlags des
Dielektrikums und zur Beseitigung der sogenannten Randeffekte erforderlich. Das
Gehäuse 2 und die Elektrode 3 sind
mit Verbindungsflanschen 6 und
7 verschweißt. Der freie Raum zwischen der Hochspannungselektrode 5 und der Niederspannungselektrode
3, in welchem die elektrische Entladung erfolgt, stellt eine Entladungszone 8 dar.
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Am Umfang der Verbindungsflansche 6 und 7 sind Öffnungen (in den Zeichnungen
nicht angedeutet), in welche Befestigungsbolzen 9 und 10 eingesetzt werden, sowie
Ringnuten 11 und 12 zum Anordnen von ozonfesten Dichteinlagen 13 und 14 ausgeführt,
und in den Stirnflächen sind Hohlräume 15 und 16 ausgebohrt, in welchen die Rohrstutzen
17 und 18 abgedichtet und befestigt werden, welche für die Zufuhr und Ableitung
der die Niederspannungselektrode 3 kühlenden Flüssigkeit bestimmt sind. An einer
Seite enthält der Niederspannungsblock einen zylindrischen Metallunterteil 19, welcher
an dem Verbindungsflansch 7 mit Hilfe eines Flansches 20 befestigt ist, wobei am
Umfang des Flansches 20 Öffnungen (in den Zeichnungen nicht angegeben) für die Befestigungsbolzen
10 ausgeführt sind.
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In der Stirnfläche ist eine Öffnung zum Befestigen eines Rohrstutzens
21 vorgesehen, durch welchen das ozonisierte Gas abgeleitet wird. An der Oberfläche
des Flansches 20, welche dem Verbindungsflansch 7 des Gehäuses 2 zugekehrt ist,
ist ein Ringvorsprung 22 ausgeführt, welcher durch die ozonfeste Einlage 14 mit
der entsprechenden Nut 12 des Verbindungsflansches 7 eine Stoßverbindung bildet.
Im Metallunterteil 19 ist ein Zentrierzapfen 23 aus einem ozonfesten Isolationsmaterial
befestigt, welcher in Axialrichtung der Hochspannungselektrode 5 eine Vertiefung
24 hat, die zum Zentrieren der Hochspannungselektrode 5 bestimmt ist.
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Der Niederspannungsblock enthält weiter eine zylindrische Büchse 25
aus Metall oder aus einem ozonfesten Isolationsmaterial. Die Büchse 25 ist mit Flanschen
26 und 27 versehen, an der-en Umfang Öffnungen 28 zum Einsetzen der Befestigungsbolzen
9 und 29 ausgeführt sind. An der Oberfläche des Flansches 27, welche dem Verbindungsflansch
6
des Gehäuses 2 zugekehrt ist, ist ein Ringvorsprung 30 ausgeführt, der durch die
ozonfeste Einlage 13 mit der entsprechenden Nut 11 des Verbindungsflansches 6 eine
Stoßverbindung bildet. Im Stirnteil des Flansches 27 der Büchse 25 ist ein Hohlraum
31 zum Abdichten und Befestigen eines Rohrstutzens 32 ausgebohrt, durch welchen
entweder reiner Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird. Die Büches
25 wird durch einen Deckel 33 mit Hilfe der Bolzen 29, welche an seinem Umfang angeordnet
sind, abgeschlossen. Im Deckel 33 und im Flansch 26 sind in Axialrichtung verlaufende
Öffnungen 34 bzw. 35 ausgeführt, in welchen mit Hilfe eines Ringbundes 36 durch
eine ozonfeste Dichteinlage 37 der Hochspannungsisolator 1 an der freien Seite der
Büchse 25 - und mit ihm gleichzeitig auch der Hochspannungsblock - starr befestigt
ird.
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Der Hochspannungsblock enthält eine trennbare rohrförmige Hochspannungselektrode,
welche aus zwei Teilen besteht, wovon der eine Teil 5 aus Metall mit einem dielektrischen
Überzug 38 z.B. aus Silikatemail (bzw. aus einem Dielektrikum z.B. aus Glas) ausgeführt
und in der Entladungszone angeordnet ist, und die eigentliche Hochspannungselektrode
5 darstellt. Der andere Elektrodenteil - das Endstück 39 - ist im Hochspannungsisolator
1 untergebracht und weist an einer Seite einen Ringbund 40 auf, mit welchem es durch
die ozonfeste Dichteinlage 41 mit der Hochspannungselektrode 5 eine Stoßverbindung
bildet. An der anderen Seite ist ein Endstück 39 mit einem Gewinde 42 zur Verbindung
mit einem T-Stück 43 versehen.
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Das metallische T-Stück 43'ist auf der Innenfläche der einander gegenüberliegenden
Enden mit einem Gewinde zur Befestigung des Endstücks 39 an der einen und eines
Rohrs 44 an der anderen Seite versehen, das zur Zufuhr der Kühlflüssigkeit in den
Hohlraum der Hochfrequenzelektrode 5 dient. An der Außenfläche des T-Stücks 43 ist
an dem Ende, an dem das Rohr 44 befestigt ist, ein Gewinde zur Befestigung
eines
Rohrstutzens 47 mit Hilfe einer Mutter 45 und zu dessen Abdichtung mit Hilfe einer
Einlage 46 ausgeführt, wobei durch den Stutzen 47 dem Rohr die Kühlflüssigkeit zugeführt
wird.
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Im Seitenrohr des T-Stückes 43 ist ein Hohlraum zum Befestigen und
Abdichten des Rohrstutzens 48 ausgeführt, durch welchen die Kühlflüssigkeit aus
der Hochspannungselektrode abgeleitet wird.
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Im mittleren Teil des T-Stücks 43 ist eine Klemme 49 vorgesehen, an
welche der Leitungsdraht für die Zufuhr des elektrischen Stroms angeschlossen wird.
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Das Endstück 39 ist im llochspannungsisolator 1 mit Hilfe des oben
erwähnten Ringbundes 40 an der einen Seite und mit einer Metallscheibe 50 und dem
T-Stück 43, welches auf das Endstück 39 aufgeschraubt ist, an der anderen Seite
starr befestigt.
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Das Metallrohr 44 hat an dem einen Ende ein Gewinde und an dem anderen
Ende eine Öffnung 51 für die Zufuhr der Kühlflüssigkeit in den Hohlraum der Hochspannungselektrode
5 und ist durch einen Blindpfropfen 52 abgeschlossen. Der Blindpfropfen 52 hat einen
Anschlag 53 und ein Gewinde 54. Auf den Anschlag 53 ist ein Andrücker 55 und eine
ozonfeste Dichtscheibe 56 frei aufgesetzt und eine Mutter 57 aufgeschraubt, mit
deren Hilfe die Hochspannungselektrode 5 durch die ozonfeste Einlage 58 abgedichtet
und mit dem zweiten Teil - dem Endstück 39 - starr verbunden ist.
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Der Anschlag 53 und die Mutter 57 sind in die Vertiefung 24 des Zentrierzapfens
23 eingeführt, so daß die Achse der Hochspannungselektrode 5 mit der Achse der Niederspannungselektrode
3 zusammenfällt, d.h. es erfolgt eine entsprechende Zentrierung beider Elektroden.
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Um die Leistung des Ozonisators zu steigern, werden entsprechende
Ozonisierelemente zu einem Mehrrohr-Hochfrequenzozonisator folgenderweise miteinander
verbunden.
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Man kann beispielsweise einige Einelementozonisatoren 59 durch Rohrleitungen
für das Kühlwasser und Gas direkt verbinden. Ein Beispiel einer solchen Verbindung
von drei Ozonisatoren ist in Fig. 2 und 3 gezeigt.
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Die Zufuhr und Verteilung der Kühlflüssigkeit für die Hochspannungselektroden
5 erfolgt durch eine für sämtliche Ozonisatoren gemeinsame Rohrleitung 60 mit Hilfe
der Rohrstutzen 47. Die Abfuhr erfolgt durch die Rohrstutzen 48, welche an die gemeinsame
Rohrleitung 61 angeschlossen sind, wobei die Rohrleitungen aus einem dielektrischen
Material ausgeführt sind. Die Anordnung der Rohrleitungen 60 und 61 und deren Verbindung
mit den entsprechenden Rohrstutzen 47, 48 der Ozonisatoren behindern die Demontage
der Hochspannungsblöcke nicht.
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Die Zufuhr und Verteilung der Kühlflüssigkeit für die Niederspannungselektroden
3 erfolgt durch eine gemeinsame Rohrleitung 62 mit Hilfe der Rohrstutzen 18, während
deren Abfuhr durch die Rohrstutzen 17 bewerkstelligt wird, welche an eine gemeinsame
Rohrleitung 63 angeschlossen sind.
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Die Zufuhr und Verteilung des Sauerstoffs bzw. des sauerstoffhaltigen
Gases erfolgt durch eine gemeinsame Rohrleitung 64 mit Hilfe der Rohrstutzen 32,
während das ozonierte Gas durch die Rohrstutzen 21 abgezogen wird, die an eine gemeinsame
Rohrleitung 65 angeschlossen sind.
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Damit die Kühlflüssigkeit und das Gas gleichmäßig durch die Einelementozonisatoren
strömen, sind in den Eingangsstutzen 18, 32, 47 entsprechende Membranen 66 eingebaut.
Die Hochspannung wird getrennt an jedes Ozonisierelement durch eine Sicherung bzw.
einen Automat (in den Zeichnungen nicht dargestellt) zugeführt, welcher es bei einem
Durchschlag des Dielektrikums abschaltet.
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In Fig. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Ozonisators dargestellt, welcher sieben Ozonisierelemente 67 in einem gemeinsamen
Gehäuse 68 enthält. Das Gehäuse 68 ist durch Flansche 69 und Befestigungsbolzen
(in den Zeichnungen nicht angegeben) mit einem Unterteil 70 und einer gemeinsamen
Büchse 71 verbunden. Am Boden des Unterteils 70 sind in der Axialrichtung der einzelnen
Ozonisierelemente die Zentrierzapfen 23 angeordnet. Die Büchse 71 ist durch einen
Deckel 72 mit Öffnungen (in der Zeichnung nicht angedeutet) zum Befestigen der Hochspannungsisolatoren
1 der einzelnen Ozonisierelemente abgeschlossen, welche auf dem Deckel 72 durch
spezielle Befestigungsscheiben 73 mit Hilfe von Bolzen (in der Zeichnung nicht dargestellt)
befestigt sind.
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Die Niederspannungselektroden werden mit Wasser gekühlt, das durch
einen Rohrstutzen 74 in einen ringförmigen Sammelbehälter 75 mit Membranen 76 zur
gleichmäßigen Verteilung des Wassers zugeführt wird, das sich im Gehäuse 68 befindet
und aus diesem durch den Rohrstutzen 17 abgeleitet wird.
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Die Hochspannungselektroden werden mit Wasser gekühlt, welches durch
lange Rohrleitungen aus einem dielektrischen Material in den ringförmigen Sammelbehälter
77 gelangt, der ebenfalls aus einem dielektrischen Material ausgeführt ist, und
aus diesem Behälter durch die Rohrstutzen 47 in den Hohlraum der Hochspannungselektroden
5 fließt.
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Zur gleichmäßigen Verteilung des Wassers sind in die Rohrstutzen die
Membranen 76 eingebaut. Aus den Hochspannungselektroden wird das Kühlwasser durch
die Stutzen 48 in den ringförmigen Sammelbehälter 78 abgeleitet, welcher mit der
langen Rohrleitung aus einem dielektrischen Material verbunden ist.
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Sauerstoff bzw. ein sauerstoffhaltiges Gas wird durch den Rohrstutzen
32 in den ringförmigen Sammelbehälter 79 mit den Membranen 76 zugeführt, durch welchen
es in die Entladungszone der Ozonisierelemente gelangt und durch den Rohrstutzen
21, der sich im Unterteil 70 befindet, abgeleitet wird.
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Der erfindungsgemäße Hochfrequenzozonisator kann zur prophylaktischen
Revision und Reparatur der einzelnen Blöcke bzw. für den Ersatz der defekten Hochspannungselektrode
5 demontiert werden. Die Demontage erfolgt durch Lösen der Rohrstutzen 47 und 48
von den RohrAeitungen der Flüssigkeit, welche die Hochspannungselektrode kühlt,
Lösen des elektrischen Hochspannungsdrahts von den Klemmen 49, Losschrauben der
Befestigungsbolzen und Ausheben des Hochspannungsblocks gemeinsam mit dem Isolator
1. Nach dieser Demontage wird zur Revision die Hochspannungselektrode 5 leicht zugänglich.
Wird ein Durchschlag bzw. werden sonstige Beschädigungen der Hochspannungselektrode
5 festgestellt, so kann sie durch eine neue ersetzt werden.
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Dazu wird die Mutter 57 abgeschraubt und der Andrücker 55 und die
Elektrode 5 werden entnommen. Die Montage der Hochspannungselektrode 5 wird in umgekehrter
Reihenfolge durchgeführt. Dabei ist zu beachten, daß der Hochspannungsblock beim
Einbau im Gehäuse selbstzentriert wird, da der Anschlag 53 in die Vertiefung 24
des Zentrierzapfens 23 eintritt. Bei einer bedeutenden Beschädigung kann der Hochspannungsblock
durch einen ähnlichen ersetzt werden.
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Im ersten Beispiel der Mehrrohr-Hochfrequenzozonisieranlagen, bei
dem drei Einelementozonisatoren durch gemeinsame Rohrleitungen verbunden sind, wird
die Demontage und Montage bei der prophylaktischen Revision bzw. bei einer Reparatur
nach dem oben beschriebenen Verfahren durchgeführt.
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Im zweiten Beispiel solcher Anlagen, welche sieben Ozonisierelemente
in einem gemeinsamen Gehäuse enthalten, wird die Reparatur bzw. der Ersatz einzelner
defekter Hochspannungsblöcke folgendermaßen bewerkstelligt. Zuerst wird der Hochspannungsdraht
(in der Zeichnung nicht angedeutet) gelöst. Dann werden die Rohrstutzen 47 und 48
von den ringförmigen Sammelbehältern 77 zur Zufuhr und Ableitung des Kühlwassers
der Hochspannungselektroden 5 gelöst. 'Greiterhin werden die Bolzen (in der Zeichnung
nicht angedeutet) auf der Befestigungsscheibe 73 herausgeschraubt, wonach der gesamte
Hochspannungsblock
entnommen wird. Nach der Revision bzw. nach
dem Ersatz des Hochspannungsblocks folgt die Montage in umgekehrter Reihenfolge.
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Die Demontage und Montage des erfindungsgemäßen Ozonisators zur prophylaktischen
Revision bzw. für eine Reparatur ist außerordentlich einfach und kann in einem kurzen
Zeitabschnitt durchgeführt werden, während bei den Ozonisatoren mit zirkulierender
Durchlaufskühlung der Elektroden die gesamte Anlage demontiert werden muß - die
Sammelbehälter müssen abgenommen und die Elektroden entnommen werden, und bei der
Montage ist eine Zentrierung jeder einzelnen Elektrode erforderlich.
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Der vorliegende Ozonisator arbeitet folgendermaßen: Bevor man den
elektrischen Strom einschaltet, wird in den Ozonisator die Kühlflüssigkeit (z.B.
Wasser) für die Elektroden zugeführt. Die Wasserzufuhr in das Gehäuse der Niederspannungselektrode
erfolgt unmittelbar von der Uvasserleitung durch den Rohrstutzen 18 und wird aus
dem Gehäuse durch den Rohrstutzen 17 abgeleitet. In die Hochspannungselektrode gelangt
das Wasser durch den Rohrstutzen 47 und wird durch den Rohrstutzen 48 durch langgestreckte
Rohre aus einem dielektrischen Material abgeleitet, wobei die durch diese Rohrleitungen
fließende Wassersäule einen genügenden elektrischen Widerstand haben muß, um Verlusten
der elektrischen Energie durch das Wasser vorzubeugen.
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Nun wird an den Ozonisator durch den Rohrstutzen 32 Sauerstoff bzw.
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ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt. Nachdem das ozonisierte Gas
sämtliche Ozonisatoren parallel passiert hat, wird es durch die gemeinsame Rohrleitung
65 abgeführt. Dann wird jedem Ozonisator einzeln elektrischer Strom zugeführt, wobei
die Spannung regelmäßig erhöht wird.
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Die Rohrleitungen 60 und 61 sind aus einem Dielektrikum hergestellt,
wodurch ein hinreichender elektrischer Widerstand zwischen den Hochspannungselektroden
der einzelnen Ozonisatoren zum Abschalten der defekten Hochspannungselektroden gewährleistet
wird.
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Im Ozonisator, welcher aus sieben Ozonisierelementen in einem gemeinsamen
Gehäuse besteht, wird das Kühlwasser für die Niederspannungselektroden durch den
gemeinsamen Rohrstutzen 74 zugeführt und durch den gemeinsamen Rohrstutzen 17 aus
ihnen abgeleitet. Zum Kühlen der Hochspannungselektroden wird das Wasser durch den
ringförmigen Sammelbehälter 77 zugeführt und von ihnen durch den ringförmigen Sammelbehälter
78 abgeleitet, wobei die beiden Sammelbehälter aus einem dielektrischen Material
hergestellt sind.
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Der Sauerstoff bzw. das sauerstoffhaltige Gas gelangt in die Anlage
durch den Rohrstutzen 32, während das ozonisierte Gas durch den Rohrstutzen 21 abgeleitet
wird. Dann wird an jede Hochspannungselektro de 5 elektrischer Strom zügig zugeführt.
Da die beiden Sammelbehälter 77, 78 aus einem dielektrischen Material hergestellt
sind, wurde vorgesehen, daß jede Hochspannungselektrode bei einem Durchschlag abgeschaltet
werden kann.
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Die Arbeitseinstellung der Ozonisieranlagen wird nach den einzelnen
Operationen in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt.
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Ein Ozonisator, bestehend aus einem Ozonisierelement, dessen Entladungszone
gleich 2 mm war, arbeitete bei einer Wassertemperatur von 250C für die Elektrodenkühlung
mit Wechselstrom von einer Frequenz von 1500 Hz bei einer Spannung von 6 kV.
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Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit (Kurve A) der Leistung eines Ozonisators
(in g.dm h ) sowie die Abhängigkeit (Kurve B) der Ozonkonzentration (in Volumen-%
03) vom Sauerstoffverbrauch (in l/h).
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Aus der Form dieser beiden Kurven ist zu ersehen, daß die Leistung
des Ozonisators mit steigendem Sauerstoffverbrauch höher wird, während die Ozonkonzentration
sich entsprechend vermindert. Bei einem relativ geringen Gasverbrauch, wenn die
Ozonkonzentration nur bis 2,5 %. sinkt, ist die Leistung des Ozonisators verhältnismäßig
hoch und zwar beträgt sie 15 g.dm-2h-1, wobei der Energieverbrauch für die Ozonerzeugung
gleich 8,3 kWh.kg ist.
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Die angeführten Werte betreffen nicht die maximalmögliche Leistung
des Ozonisators, da sie bei einem verhältnismäßig geringen Gasverbrauch - nur 560
l/h - erhalten wurden, wenn eine ziemlich hohe Ozonkonzentration gleich 2,5 % erreicht
wird. Eine Erhöhung des Gasverbrauchs, um eine geringere Ozonkonzentration z.B.
von 1 % zu erhalten, führt zu einer bedeutenden Leistungssteigerung des Ozonisators
und zu einer Herabsetzung des Energieaufwands.
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Somit unterscheidet sich der erfindungsgemäße Ozonisator von den bekannten
Ausführungen durch seine einfache Bauart und leichte Demontage bei Reparaturen,
durch seine hohe Betriebssicherheit nebst einer hohen Leistungsfähigkeit.
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All das gewährleistet bei der Herstellung großer Ozonisieranlagen
von hoher Leistungsfähigkeit einen bedeutenden ökonomischen Nutzen.